Технологии секвенирования генов следующего поколения (NGS), в которых миллионы молекул ДНК анализируются одновременно, но индивидуально, теоретически предоставляют исследователям и клиницистам возможность неинвазивно идентифицировать мутации в кровотоке. Выявление таких мутаций позволяет раньше диагностировать рак и может помочь в принятии решений о лечении. Исследователи из онкологического центра имени Джона Хопкинса Киммела разработали новую технологию, позволяющую преодолеть неэффективность и высокий уровень ошибок, характерных для методов секвенирования следующего поколения, которые ранее ограничивали их клиническое применение.
Чтобы исправить эти ошибки секвенирования, исследовательская группа из Центра Людвига и Лаборатории Люстгартена онкологического центра Джонса Хопкинса Киммела разработала SaferSeqS (более безопасную систему секвенирования), серьезное усовершенствование широко используемых технологий, основанных на предыдущей технологии под названием SafeSeqS (система безопасного секвенирования). ), которую исследователи Хопкинса изобрели десять лет назад. Новая технология SaferSeqS выявляет редкие мутации в крови высокоэффективным способом и более чем в 100 раз снижает частоту ошибок широко используемых технологий для оценки мутаций в крови.
Их результаты были опубликованы 3 мая в Nature Biotechnology .
«Присутствие мутации в клиническом образце может быть ранним признаком того, что у человека развился рак» , — говорит ведущий автор исследования и доктор медицинских наук. кандидат Джошуа Коэн. Рак — это генетическое заболевание, вызванное онкогенами и генами-супрессорами опухолей. Небольшая часть раковых клеток выделяет свою ДНК в кровоток, что позволяет обнаруживать их мутации с помощью образца крови.. Обнаружение таких мутаций в крови скорее с помощью хирургической биопсии раковой ткани называется «жидкой биопсией». Такие анализы крови могут выявить рак на более ранней стадии, когда он может быть переведен в ремиссию хирургическим путем и / или химиотерапией. Проблема, как объясняет Коэн, заключается в том, что подавляющее большинство ДНК, присутствующей в образце крови, выделяется нераковыми клетками, и лишь крошечная часть ДНК происходит из опухоли. У пациентов с относительно ранней стадией рака образец крови объемом 10 мл будет содержать только несколько молекул с мутацией.
«Чтобы обнаружить рак, когда он имеет наибольшие шансы на излечение, требуется метод обнаружения, который улавливает сигналы рака, которые присутствуют на чрезвычайно низких частотах, — говорит Коэн. « Техническая задача обнаружения этих мутаций сродни поиску иголки в стоге сена».
Исследователи решили эту проблему с помощью SaferSeqS, эффективно пометив обе нити каждой исходной молекулы, присутствующей в крови человека, уникальным штрих-кодом. Потребовались новые биохимические подходы, чтобы сделать это эффективным образом с небольшим количеством деградированных молекул ДНК, которые обычно присутствуют в крови. Исследователи используют структурную избыточность двухцепочечной молекулы ДНК, чтобы отличить настоящие мутации от ошибок. Этот подход называется дуплексным секвенированием. Если обе цепи молекулы ДНК содержат идентичную мутацию, гораздо более вероятно, что это настоящая мутация, а не ошибка.
«Что делает SaferSeqS уникальным, так это эффективное мечение обеих цепей большинства молекул ДНК, циркулирующих в крови, низкий уровень ошибок, достигаемый за счет анализа обеих цепей этих молекул ДНК, и способ, которым интересующие молекулы обогащаются до В целом, эти достижения лежат в основе мощи новой технологии », — говорит Коэн.